2月25日从散斑图案中产生记忆

一组研究人员开发了一种显着增加散斑图案记忆的方法，散斑图案是一种非常复杂的图案，由激光照射到不透明的薄片上，如纸、生物组织或雾。

该方法由耶鲁大学、比尔肯特大学、国家纳米技术研究中心 (UNAM)、维也纳科技大学和南加州大学的研究人员开发，在生物医学成像、光学计量和量子信息科学等领域具有潜在应用。结果发表在Physical Review X上。

可以将散斑图案与许多水滴同时落在水坑表面时发生的情况进行比较，从而导致波浪图案迅速变得非常复杂。由光产生的散斑图案具有一定的“记忆力”，研究人员此前曾用它来开发一种方法，用于可视化隐藏在不透明层后面的物体。该方法涉及使光穿过不透明层(例如墙壁)以在该层后面创建斑点光图案。虽然它给人的印象是完全随机的(见图 1)，但斑点图案包含一定的相关性，从而产生“角度记忆”——即以小角度倾斜不透明层表面上的入射激光束产生相同的透射散斑图案，但有角度倾斜(见图 2)。

然而，通过这项新研究，现在有可能在背面形成的散斑图案可以向任何所需方向倾斜，而不管激光在不透明表面上的倾斜角度和方向如何。新方法的核心成分是不透明层的“透射矩阵”，它给出了不透明表面上的激光与其后面经过的激光之间的关系。使用实验确定的传输矩阵，使用称为空间光调制器的设备对表面上的激光进行空间整形。这种空间形状的光定制了角度记忆效应，允许透射散斑按需要运行。

以前认为角记忆效应是不透明材料的物理特征。通过这种想法，使用这种记忆效应的成像方法的性能将受到材料物理特性的限制。

“不过，在我们的研究中，我们已经证明这种观点过于悲观，”该研究的主要作者、墨西哥国立自治大学比尔肯特大学助理教授 Hasan Yilmaz 说。“通过控制入射光的形状，可以独立于不透明材料的物理特性来修改穿过不透明层的光波的角度记忆。”

这是一项突破，为这项技术开辟了新的可能性。

“我们的方法有一个很有前途的特点，它也可以用于其他复杂系统(如光纤和混沌系统)中的不同记忆效应，”该研究的资深作者、应用物理学教授、教授曹慧说。物理学博士，电气工程教授。

奥地利维也纳科技大学的 Stefan Rotter 教授指出，结果很好地展示了空间塑造光波的能力。

“此外，他们还提出了许多后续问题，例如透射输出散斑图案中的记忆效应是否也会对不透明介质内的光场产生有趣的影响，”他说。

新方法的另一个应用是在量子信息科学中。此前，研究人员证明，通过散射介质的量子光也存在角度记忆效应。使用这种新方法，可以定制通过复杂介质散射的纠缠光子的量子角相关性。这种修改量子相关性的自由度将在量子成像和计量学中得到应用。

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